DE7416207U - Anzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristallanzeiger - Google Patents

Description

DIPL.-ING. H. MARSCH * düjJskldorf,

LINIIKMANNSTIIASSB SI DIPL.-ING. K. SPARING postkach i4om7 PATENTANWÄLTE TKLEPON (02Ut 67224«

Beschreibung
zum Gebrauchsmustergesuch

der Firma The Solartron Electronic Group Limited, Victoria Road, Farnborough, Hampshire / England

betreffend:
"Anzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristallanzeiger"

Die Neuerung bezMit sich auf eine Anzeigevorrichtung mit einem lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeiger und ist insbesondere jedoch nicht ausschließlich bestimmt für die Verwendung einer solchen Vorrichtung für Digitalmeßinstrumente, etwa ein elektrisches Digital-Vielfachin-jßinstrument.

Die Verwendung von Flüssigkristallanzeigern in batteriebetriebenen digitalen Vielfachinstrumenten wird als sehr wünschenswert angesehen im Hinblick auf den extrem niedrigen Leistungsverbrauch eines solchen Anzeigers. Bei lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeigern ist es jedoch notwendig, den Anzeiger von hinten zu beleuchten, um die Anzeige sichtbar zu machen. Es war bisher üblich, dies dadurch zu erreichen, daß innerhalb des Instrumentes, dem der Anzeiger zugeordnet war, eine elektrische Lichtquelle, etwa eine Fluoreszenzlampe, angeordnet wurde. Solche Lichtquellen haben aber einen typischen Leistungsverbrauch von 3 Watt, was den Hauptvorteii des lichtduirehlassxyen Flüssigkriställünzeiöexs vejTiincjSjru/ näirilicii diesen niedrigen Leistungsbedarf. Darüber hinaus erzeugt der

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hohe Leistungsumsatz der Lichtquelle Wärme, die bei einem

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meßinstrument, auf den Flüssigkristallanzeiger übertragen werden kann, und dessen Betrieb und/oder Lebensdauer nachteilig beeinflussen kann. Demgemäß macht der hohe Leistungsverbrauch der Lichtquelle in Verbindung mit der typischen Betriebsspannung für die Lichtquelle von einigen 10 Volt, falls es sich bei der Lichtquelle um eine Fluoreszenzlampe handelt, die Verwendung von lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeigern für batteriebetriebene Geräte unpraktisch, etwa für ein batteriebetriebenes digitales Vielfachmeßinstrument.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Anzeigevorrichtung mit einem lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeiger zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile im wesentlichen eliminiert sind, womit der Anzeiger besonders geeignet wird für die Verwendung in einem batteriebetriebenen Digital-Vielfachmeßinstrument.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß der Flüssigkristallanzeige!^! oder an einem Gehäuse mit seiner Sichtseite von außerhalb des Gehäuses sichtbar und mit seiner anderen Seite dem Gehäuseinneren zugekehrt angeordnet ist, und daß das Gehäuse Einrichtungen aufweist für den Einlaß von Umgebungslicht in das Gehäuse und das Richten des eingelassenen Lichts auf die dem Gehäuseinneren zugekehrte Flüssigkristallanzeigerseite.

Ein · bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Neuerung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt schematisiert im Teilschnitt ein

digitales Vieifachmeßinstrument mit einem lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeiger gemäß vorliegender Erfindung, und

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das Instrument nach Fig. 1.

Das Vielfachmeßinstrument nach Fig. 1 und 2 umfaßt ein im wesentlichen rechteckiges Instrumentengehäuse 10, das zweckmäßigerweise aus einem Polycarbonatkunststoffmaterial geformt ist. Das Gehäuse 10 besitzt einen Boden 12, eine Oberseite 14, eine Frontwandung 16, eine Rückwandung 18 und Seitenwandungen 19. Zwei Eingangsklemmen 20 sind in der Frontwandung 16 montiert und erstrecken sich durch diese, und ein elektrisches Eingangssignal oder ein zu messender Parameter, z.B. eine Wechsel- oder Gleichspannung, ein Wechsel- oder Gleichstrom oder ein Widerstand, wird an diese Klemmen angeschlossen.

Die Klemmen 20 sind innerhalb des Vielfachmeßinstrumentes mit einem automatisch gesteuerten Eingangsdämpfungsglied 22 verbuhnden. Der Ausgang des Dämp'fungsgliedes 22 ist verbunden mit den Eingang eines Modus-Selektor-Schaltkreises 24, der gesteuert wird durch einen manuell betätigbaren Drehschalter 26, der unterhalb der Oberseite 14 des Gehäuses 10 befestigt ist. Der Schalter 26 seinerseits wird betätigt mittels einer Welle 27, die sich durch die Oberseite 14 des Gehäuses 10 erstreckt und auf der ein Drehknopf 28 oberhalb der Oberseite 14 befestigt ist.

Der Ausgang des Modus-Selektor-Schaltkreises 24 ist verbunden mit dem Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 30 und die Aufgabe des Modus-Selektror-Schaltkreises 24 besteht darin, den an die Klemmen 20 angeschlossenen Parameter in eine Form, typischerweise eine Spannung, zu bringen, die von

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dem Wandler 30 verarbeitet werden kann. Beispielsweise kann der Schaltkreis 24 manuell mittels Drehschalter 26 und Knopf 28 umgeschaltet werden zwischen einem Spannungsmodus_; in welchem die Spannung am Ausgang des Dämpfungsgliedes 22 direkt an den j Wandler 30 angelegt ist, einem Strommodus, in welchem ein Eingangsstrom an einen Refereenzwiderstand angelegt wird, so daß eine Spannung proportional dem Eingangsstrom erzeugt wird zum Anlegen an den Wandler 30 und einem Widerstandsmodus, in dem ein Refer^nzstrom durch den Widerstand gespeist wird, der gemessen werden soll, um so e. ne Spannung zu erzeugen proportional dem Widerstand ~um Anmlegen an den Wandler 30.

Der Wandler 30 kann irgendeine bekannte Bauart haben, beispielsweise als Doppelrampen-Analog-Digital-Wandler ausgebildet sein (GB-PS 1 090 o47). Es ist jedoch bevorzugt, daß der Wand-Ieif 30 uie Föjfm yeiüäS den britischen Patentanmeldungen 59362/^/72 bzw. 21514/73 hat, von denen die letztere einen Wandler beschreibt, der sowohl Wechsel- wie auch Gle.ichspannungseingangssignale verarbeiten und wandeln kann. Der Wandler 30 ist so ausgebildet, daß er entsprechend der Höhe des angelegten Signals ein Meßbereichsumschaltsignal erzeugt, das über eine Steuerleitung 32 für die Beeinflussung des Dämpfungsfaktors dem Dämpfungsglied 22 zugeführt wird. Nach Auswahl des richtigen Dämpfungsfaktors für das Dämpfungsglied 22 erzeugt ^.ann der Wandler 30 ein digitales Ausgangssignal, bei dem es sich um die digitale Repräsentation der Höhe des Eingangssignals oder des Eingangsparameters handelt, und das in Sieben-Segmentkodierter Dezimalform vorliegt. Das sieben-segment-kodierte Ausgangssignal,erzeugt vom Wandler 30, wird über eine Mehrzahl von Anzeigertreiberschaltungen 34 den entsprechenden Eingängen eines lichtdurchlässigen Flüseigkristallanzeigers 36 zugeführt. Das Meßbereichsteuersignal auf der Steuerieitung 32 wird ebenfalls dem Anzeiger 36 über die Verstärker 34 zugeführt.

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Typischerweise werden mindestens der Wandler 30 und die Verstärker 34 gemeinsam als ein oder zwei große integrierte Schaltkreise ausgebildet.

Die Stromversorguna für das Dämpfunasglied 22, den Modus-Selektor-Schaltkreis 24, den Wandler 30, die Verstärker 34 und den Anzeiger 36 wird von einer oder mehreren Batterien geliefert, die innerhalb des Gehäuses 10 des Vielfachmeßinstrunentes befestigt werden.

Der Anzeiger 36 ist vorzugsweise ein wechselspannungsbetriebener Feldeffekt-Flüssigkristallanzeiger, wie er etwa unter der Typenbezeichnung 7O8OA-3,5T von der Firma International Liquid Xtal Company, 26101 Miles Road, Cleveland, Ohio, USA, vertrieben wird (es handelt sich dabei um einen Dreieinhalb-Digitanzeiger mit Digits von 2 cm Höhe). Typischerweise umfaßt der Anseiger 36 ein Paar in geringem Abstand voneinander angeordneten parallelen transparenten Platten 38 und 39, die an ihrer Peripherie abgedichtet sind, so daß sich ein Behältnis erqibt, das mit einem b geeigneten Flüssigkristallmaterial gefüllt wird. Die Platte 38 besitzt sieben Hauptelektroden, die mit a bis g bezeichnet sind, sowie eine weitere Elektrode p, die auf ihr angeordnet sind für jedes anzuzeigende Digit, wobei die Elektroden auf der im Kontakt mit dem Fiüssiakristaiimaterial stehenden Seite der rlatte aufgebracht sind. Die andere Platte 39 besitzt eine einzige Elektrode h für jedes aufgebrachte Digit, welche Elektrode gegenüber allsi Elektroden a bis g und ρ des entsprechenden Digits angeordnet ist, und wiederum auf derjenigen Seite der Platte liegt, die in Kontakt mit dem Flüssigkristallmaterial steht. Alle Elektroden sind hinreichend dünn abgelagert, daß sie im wesentlichen durchlässig sind.

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Wenn keine Erregerspannung zwischen die Elektr an a bis g und ρ und die entsprechende Elektrode h auf der anderen Platte 39 angelegt wird, erscheint das Flüssigkristallmaterial und damit der gesamte Anzeiger 36 undurchsichtig zu sein. Wenn jedoch zwischen eine bestimmte Elektrode a bis g, ρ und die zugeordnete Elektrode auf der anderen Platte 39 eine erregende Wechselspannung angelegt wird, wird das Flüssigkristallmaterial zwischen dieser Elektrode und der zvqeordneten Elektrode h transparent. Der Abschnitt des gesamten Anzeigers 36 entsprechend der zugeordneten Elektrode wird demgemäß im wesentlichen transparent. Wie man in Fig. 2 erkennt, sind die Elektroden a bis g in dem bekannten Sieben-Segment-Muster angeordnet, bei dem unterschiedliche Kombinationen der Elektroden, wenn diese erregt werden, die Ziffern 0 bis 9 repräsentieren (z.B. die Elektroden a, b, c zusammen die Nummer 7, die ElektDden a> b, c, d, g die Nummer 3 usw.); man kann ferner erkennen, daß die Elektrode p,- wenn sie erregt wird, einen Dezimalpunkt repräsentiert. Demgemäß macht das sieben-segmentkodierte Ausgangssignal, erzeugt vom Wandler 30, jene Abschnitte des Anzeigers 36 durchsichtig, die einer Kombination der Elektroden a bis g und ρ entsprechen, welche repräsentativ ist für die Höhe des Eingangssignals oder des zu messenden Parameters: Man erkennt, daß das Bereich Steuersignal auf Leitung 32 wirksam wird, um den jeweils auszuwählenden "Deziir.alpunkt" (Elektrode p) anzusteuern, der zu erregen ist =

Der Anzeiger 36 ist in einer Ausnehmung 40 in der Oberseite 14 des Instrumentengehäuses 10 befestigt, wobei die Ausnehmung 40 in Richtung der Rückseite 18 des Instrumentengehäuses positioniert ist. Die Ebene des Anzeigers 36 steht unter einem Winkel θ von etwa 165° gegen die Oberseite 14 geneigt und erstreckt sich von dieser Oberseite aus nach unten und von der Rückseite 18 weg. Die Sichtseite 42 des Anzeigers 36 ist aufwärts» gerichtet aus der Ausnehmung 40

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heraus und etwas nach vorn unter einem Winkel von etwa 105 gegen die Vertikale. Der Abschnitt der Oberseite 14 des Instrumentengehäuses 10 zwischen der Vorderseite des Anzeigers 36 und der Rückseite 18 des Instrumentengehäuses 10 besteht aus einem lichtdurchlässigen Fenster 44, das geriffelt oder matt geschliffen ist und aus einem transparenten Polycarbonatkunststoff besteht. Das Fenster 44 weist einen einstückig angeformten durchsichtigen (d.h. also klar duchsichtig anstatt geriffelt öder matt) Abschnitt 46 auf, der sich nach unten vom Fenster weg erstreckt über die Sichtseite 42 des Anzeigers 36, um so den Anzeiger zu überdecken und zu schützen.

Innerhalb des Instrumentengehäuses 10 unter dem Fenster 44 und dem Anzeiger 36 ist ein Reflektor 48 angeordnet, der vorzugsweise weiß ist und wiederum aus einem Polycarbonatkunststof fmaterial geformt ist. Der Reflektor 48 besitzt drei einstückig geformte Abschnitte 48a, 48b, 48c, von denen der erste Abschnitt 48a parallel zu der Rückseite 18 des Instrumentengehäuses Ic verläuft und an diesem befestigt ist, der zweite Abschnitt 48b sich von dem Abschnitt 48a nach unten erstreckt in einer Ebene etwa parallel zur Ebene des Anzeigers 36, und der dritte Abschnitt 48 et'Ä'as aufwärts schräg gerichtet ist vom Abschnitt 48b in Richtung auf den Boden des Anzeigers 36 und des Fensterabschnitts 46_s

Der Reflektor 48, das Fenster 44 und der Sichtfensturabschnltt 46 bilden demgemäß zusammen mit den Seitenwandungen J.9 des Instrumentengehäuses 10 ein Gehäuse 50. Der Anzeiger 36 ist in diesem Gehäuse so angeordnet, daß seine Sichtseite 42 sichtbar ist durch das transparente Fenstrer 4b hindurch von der Außenseite des Gehäuses her, während sei· ne andere oder Rückseite 52 dem Inneren des Gehäuses 50 zugekehrt ist.

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Im Betrieb fällt Umgebungslicht, z.B. Tageslicht oder Kunstlicht aus dem Raum, in welchem das Vielfachmeßinstrument benutzt wird, in das Innere des Gehäuses 50 durch das Fenster 44. Das Fenster 44 ist geriffelt oder matt geschliffen so, daß es das durchgelassene Licht zwar relativ wenig dämpft, jedoch der Innenraum des Gehäuses 50 nicht klar sichtbar ist von der Außenseite des Gehäuses. Der größere Teil des in das Gehäuse 50 eingelassenen Lichtes wird vom Reflektor 48 auf die Rückseite 52 des Anzeigers 36 reflektiert, wie mit den Pfeillinien aus Fig. 1 angedeutet, und gelangt durch jeden transparenten Abschnitt desselben. Da diese transparenten Abschnitte, wie oben erwähnt die Höhe des Eingangssignals oder des zu messenden Parameters repräsentieren, wird diese Meßgröße klar sichtbar auf dem Anzeiger 36 erscheinen.

Der Anzeiger 36 wird demgemäß von hinten durch Umgebungslicht beleuchtet, so daß die Batterie oder die Batterien nur Leistung für die Schaltkreise 22, 24, 26, 30, 34 des Vielfachmeß instrumentes zu liefern brauchen. Da dieser Leistungsumsatz ier Schaltkreise sehr niedrig gemacht werden kann, wird die Lebensdauer der Batterien hinreichend lang, dass Primärzollen als Batterien verwendet werden können.

ι' überraschenderweise hat sich gezeigt, daß selbst dann,

wenn der Umgebungslichtblick sehr niedrig ist, z.B. in einer fotografischen Dunkelkammer, die nur von rotem Dämmerlicht illuminiert wird, trotzdem genug Licht in das Gehäuse 50 eindringen kann und auf die Rückseite 42 des Anzeigers 36 re-

• flektiert wird, daß dessen transparente Abschnitte einen hinreichenden Kontrast ergeben, der sie lesbar macht.

Falls es jedoch erwünscht ist, kann eine Lampe innerhalb des Gehäuses 50 vorgesehen v/erden zur Anwendung dann, wenn der

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Umgebungslichtpe^el so niedrig ist, daß der Kontrast der

reicht. Diese Lampe wird vorzugsweise mit einer eigenen Batterie gespeist, getrennt von den Instrumentenbatterien, so daß der Betrieb des Vielfachmeßinstruments bzw. seiner Schaltkreise unbeeinflußt bleibt vom Ladungszustand der Lampenbatterie. Der Betrieb der Lampe ist manuell wählbar und kann zusätzlich gesteuert werden durch eine fotoelektrische Einrichtung, die im Gehäuse 50 angeordnet wird und die, wenn Lampenbeleuchtung ausgewählt wird, die Lampe beleuchtet sobald das Umgebungslicht unter einen vorgegebenen Minimumpegel fällt. Anstatt eine Lampe innerhalb des Gehäuses 50 des Vielfachmeßinstrumentes vorzusehen, kann eine Hilfs-Idchtquelle separat von dem Meßinstrument vorgesehen sein als Zubehör für das letztere. Diese Hiifsiichtqueiie wird in einem eigenen rechteckigen Gehäuse montiert mit eigener Batterie und Steuerschalter, wobei das Gehäuse ein Fenster aufweist, dessen Form ähnlich der des Fensters 44 ist. Das Hilfslampengehäuse umfaßt ferner PositioniermitteJ,mit denen die Hiifsiichtqueiie an dem Vielfachmeßinstrument befestigt werden kann so , daß die Fenster zueinander ausgefluchtet sind, und das von der Hiifsiichtqueiie erzeugte Licht durch beide Fenster in das Gehäuse 50 eingelassen wird anstelle des Umgebungslichts. Es ist jedoch zu betonen, daß die Erfahrung gezeigt hat, daß die Verwendung der Lampe im Gehäuse 50 oder die Verwendung einer Hiifsiichtqueiie nur unter ganz außergewöhnlichen Umständen erforderlich werden könnte^, wenn der Umgebungslichtpegel tatsächlich außergewöhnlich niedrig ist.

Verschiedene Modifikationen können an dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgenommen v/erden. Beispielsweise könnte das Fenster 44 aus milchigem Kunststoffmaterial bestehen, um

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zusätzliche Streuung des Umgebungslichts zu erreichen, das ins Gehäuse SO eingelassen wird, oder das Fenster könnte ganz weggelassen werden, um nur eine entsprechend geformte öffnung zu lassen. Darüber hinaus könnte das Ujmgebungslicht direkt auf die Rückseite des Anzeigers 36 durch Lichtleiter gelenkt werden, etwa Bündeln von optischen Fasern, die sich vom Fenster 44 her erstrecken. Ferner kann der lichtdurchlässige Flüssigkristallanzeiger gemäß der Lehre der vorliegenden Neuerung auch angewandt werden in Verbindung mit anderen Geräten als Digital-Vielfachmeßinstrumenten, beispielweise bei Digital-Uhren oder Digital-Zählern oder Zeitgebern. Keine Notwendigkeit besteht dafür, daß die Anzeige digital erfolgt: Ein lichtdurchlässiger Flüssigkristallanzeiger gemäß vorliegender Neuerung kann auch bei einer Analog-Anzeige verwendet werden, wie sie etwa in der britischen Patentanmeldung 38780/72 erläutert ist.

(Schutzansprüche)

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Claims (12)

Schutzansprüche

1) Anzeiqevorrichtung mit einem lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeiger, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristallanzeiger (36) in oder an einem Gehäuse (50), mit seiner Sichtseite von außerhalb des Gehäuses sichtbar und mit seiner anderen Seite dem Gehäuseinneren zugekehrt angeordnet ist, und daß das Gehäuse Einrichtungen (44, 48) aufweist für den Einlaß von Umgebungslicht in das Gehäuse und das Richten des eingelassenen Lichts auf die dem Gehäuseinneren zugekehrte Flüssigkristallanzeigerseite .

2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen ein lichtdurchlässiges Fenster (44) in einer Gehäusewand^igsöffnung umfassen.

3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,- daß die Einrichtungen ferner einen Reflektor (48) für das Richten des Lichtes umfaßt.

4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, <?aß der Reflektor (48) als hellfarbige Kunststoff-Fläche ausgebildet ist.

5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Fläche des Fensters uneben ausgebildet ist derart, daß zwar das Umgebungs.licht im wesentlichen ungeschwächt durchgelassen, der Einblick in das Gehäuseinnere jedcch verwehrt ist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Fensterfläche mattgeschliffen oder geriffelt ist.

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7) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster neben der und parallel zur Oberseite des Anzeigers angeordnet ist.

8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster einen angeformten durchsichtigen Fortsatz (46) aufweist, der sich von dem Fenster abdeckend über den Anzeiger, diesen schützend, erstreckt.

9) Verwendung der Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche für ein elektrisches Meßinstrument.

10) Instrument nach Anspruch 9, mit einem Instrumentengehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigergehäuse mindestens zu einem Teil von einem Abschnitt des Instrumentengehäuses gebildet ist.

11) Instrument nach Anspruch 10 mit einer Anzeigevorrichtung η nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (44) in der Oberseite (14) des Instrumentengehäuses (10) und der Anzeiger (36) in derselben Instrumentengehäuseoberseite, mit seinem oberen Ende parallel zu und nahe bei dem Fenster, angeordnet sind.

12) Instrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger (36) in einer Ausnehmung (40) der Instrumentengehäuseoberseite (14) angeordnet ist, mit seiner Ebene unter einem Winkel von etwa 165° gegen die Oberseite geneigt.